DE4032112A1 - Locking mechanism for deployed satellite solar generator - has spring assisting original deployment of solar panels and providing rigidity in locking position - Google Patents

Locking mechanism for deployed satellite solar generator - has spring assisting original deployment of solar panels and providing rigidity in locking position

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Abstract

The locking mechanism assists the deployment of the solar panels and secures them in the deployed position. It uses a wedge (31) acted on longitudinally by a spring (32) with a roller (311) at one end cooperating with a cam disc (211). The roller (311) moves along a curved section of the latter during initial deployment end along a straight section during movement into the locking position. The spring force reinforces the deployment and provides the rigidity of the locking device in the locking position. ADVANTAGE - High reliability.

Description

Die Erfindung betrifft einen entfaltungsunterstützenden, steifigkeitsoptimierten Verriegelungsmechanismus für ent­ faltbare Solargeneratoren von Satelliten, zur Unterstützung der Entfaltung und zur spielfreien Verriegelung der einzel­ nen Panele des Solargenerators in entfaltetem Zustand. Es entspricht dem Stand der Technik, die Solargeneratoren von Satelliten für die Phase zusammenzufalten, in der der Satellit mittels Trägerfahrzeug in seine Bahn gebracht wird. Nach der Trennung des Satelliten vom Trägerfahrzeug wird der Solargenerator entfaltet.The invention relates to a development-supporting stiffness-optimized locking mechanism for ent foldable solar generators from satellites, for support the development and the play-free locking of the individual NEN panels of the solar generator in the unfolded state. It corresponds to the state of the art, the solar generators of satellites for the phase in which the Satellite brought into its orbit by means of a carrier vehicle becomes. After the separation of the satellite from the carrier vehicle the solar generator is deployed.

Die einzelnen Panele müssen nach dem Entfalten verriegelt werden.The individual panels must be locked after unfolding will.

Die Genauigkeit der Lagekorrigier- und -steuerbarkeit des Satelliten während seines Einsatzes beeinflußt seine funk­ tionalen Möglichkeiten. Die Reaktion des Systems auf Lage­ änderungsmanöver hängt wesentlich von seiner Eigenstabili­ tät ab, die entscheidend durch den Steifigkeitsverlauf, in dem, durch Lageänderungsmanöver entstehenden, Belastungs­ bereich, der Verriegelungsmechanismen, als kleinste Glieder in der Steifigkeitskette, des Solargenerators, in verrie­ geltem Zustand der Panele, bestimmt wird.The accuracy of the position correction and controllability of the Satellite in use affects its radio tional possibilities. The system's response to location change maneuver essentially depends on its inherent stability which is decisive due to the stiffness curve in the stress caused by maneuvers to change position area, the locking mechanisms, as the smallest links in the rigidity chain, the solar generator, in verrie valid condition of the panels.

In diesem Sinne ist der Steifigkeitsverlauf in genanntem Belastungsbereich von entscheidender Bedeutung für die Ein­ satzqualitäten des Satelliten.In this sense, the stiffness curve is in the above Load area crucial for the one sentence qualities of the satellite.

In Fig. 1 und 2 ist eine Verriegelungsvorrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt. Panele 1, 2, welche mit nicht dargestellten Solarzellen auf ihren der Sonne zuge­ wendeten Seiten ausgerüstet sind, sind drehbar über einen Scharnierbolzen 5 an dem einen Panel und einem Lager 6 an dem anderen Panel miteinander verbunden. Hierzu sind die Panele 1, 2 an ihren aneinandergrenzenden Enden mit Schar­ nierköpfen 3, 4 ausgestattet, wobei nach Art eines Tür­ scharniers der Scharnierkopf 4 in den Scharnierbolzen 5 übergeht und der Scharnierkopf 3 das Lager 6 ausbildet. Mit Hilfe der Vorrichtung nach Art eines Türscharniers können die Panele 1, 2 aus ihrer gefalteten Stellung in die ent­ faltete Stellung gedreht werden.In Fig. 1 and 2, a locking device is shown according to the prior art. Panels 1 , 2 , which are equipped with solar cells (not shown) on their sides facing the sun, are rotatably connected to one another via a hinge pin 5 on one panel and a bearing 6 on the other panel. For this purpose, the panels 1 , 2 are equipped at their adjoining ends with hinge heads 3 , 4 , wherein the hinge head 4 merges into the hinge pin 5 in the manner of a door hinge and the hinge head 3 forms the bearing 6 . With the help of the device in the manner of a door hinge, the panels 1 , 2 can be rotated from their folded position into the folded position.

Auf dem Scharnierkopf 3 ist ein drehbarer Verriegelungsarm 7, auf einer drehbaren Welle 10 exzentrisch gelagert, mon­ tiert, an dem ein Verriegelungspin 8 angebracht ist. In dem Scharnierkopf 4 befindet sich ein Schlitz 9. Außerdem ist eine Feder 11 vorhanden, welche den Verriegelungspin 8 in Richtung des Scharnierbolzens 5 zieht, mithin in Richtung auf den Schlitz 9.On the hinge head 3 , a rotatable locking arm 7 , mounted eccentrically on a rotatable shaft 10 , installed on which a locking pin 8 is attached. There is a slot 9 in the hinge head 4 . In addition, there is a spring 11 which pulls the locking pin 8 in the direction of the hinge pin 5 , thus in the direction of the slot 9 .

Die Verriegelung geschieht mit Hilfe der Vorrichtung nach dem Stand der Technik folgendermaßen. Wie aus Fig. 1 her­ vorgeht, werden die Panele 1, 2, für die entfaltete Stel­ lung in koplanare Stellung gebracht, wobei der Verriege­ lungspin 8 über eine Verriegelungspinführung 12, in Form einer Kurvenscheibe, aus der Position in zusammengefalte­ tem Zustand der Panele, in die Verriegelungsposition ge­ führt wird und in den Schlitz 9 des Scharnierkopfes 4 ein­ rastet. Der Verriegelungspin 8 befindet sich unter Spannung der Feder 11.The locking takes place with the aid of the device according to the prior art as follows. As going from FIG. 1 here, the panels 1, 2, for the unfolded Stel lung in coplanar position accommodated, wherein the INTERLOCKS lung spin 8 via a locking pin guide 12, in the form of a cam, from the position in together quantitative folding system state of the panels, leads into the locking position and engages in the slot 9 of the hinge head 4 . The locking pin 8 is under tension of the spring 11 .

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann zum Ausgleich von Fertigungsto­ leranzen der einzelnen Bauteile, hinsichtlich der streuen­ den Endlage verschiedener, derartiger Riegelmechanismen, der Verriegelungsarm 7, durch Verdrehen der Welle 10 und durch seine exzentrische Lagerung hierauf, die relative La­ ge der Scharnierköpfe 3 und 4 zueinander, in verriegeltem Zustand, beeinflussen. Somit ist eine exakt koplanare Aus­ richtung der Panele 1, 2 möglich.As shown in FIG. 3, to compensate for manufacturing tolerances of the individual components, with regard to the scatter of the end position of various locking mechanisms of this type, the locking arm 7 , by rotating the shaft 10 and by means of its eccentric bearing thereon, the relative position of the hinge heads 3 and 4 affect each other, in the locked state. An exactly coplanar alignment of the panels 1 , 2 is thus possible.

Die Panele 1, 2 werden auf die Art und Weise in einer ver­ riegelten Position zueinander gehalten, sodaß mit höchst­ möglicher Sicherheit ein Entriegeln nach dem Entfalten des Solargenerators ausgeschlossen werden kann. (Deutsches Patentamt, Patentschriften: DE 32 15 434 C2, DE 34 18 413 C2).The panels 1 , 2 are held in the manner in a locked position relative to one another, so that unlocking after unfolding the solar generator can be ruled out with the greatest possible security. (German Patent Office, patent specifications: DE 32 15 434 C2, DE 34 18 413 C2).

Der Verriegelungsmechanismus nach dem Stand der Technik hat neben einem, durch Gleitreibung entstehenden, Störmo­ ment, zwischen Verriegelungspin 8 und Verriegelungspinfüh­ rung 12, keinen Einfluß auf die Entfaltung der Panele 1, 2. Insbesondere unterstützt er die Entfaltung nicht durch ein zusätzliches, öffnendes Moment. Hinsichtlich des Erreichens der, für den Einsatz wesentlichen, vollständig entfalteten Endlage der einzelnen Panele 1, 2, ist dies nicht förder­ lich.The locking mechanism according to the prior art has in addition to a, by sliding friction, Störo element, between locking pin 8 and locking pin guide 12 , no influence on the unfolding of the panels 1 , 2nd In particular, he does not support the unfolding with an additional opening moment. With regard to reaching the essential, fully deployed end position of the individual panels 1 , 2 , this is not beneficial.

Zum Verhindern der Gelenkspiele verspannt die Feder 11 den Scharnierkopf 3, das Lager 6, Scharnierkopf 4 und Schar­ nierbolzen 5. Somit ist die Gesamtsteifigkeit der Verrie­ gelungsvorrichtung nach dem Stand der Technik wie in Fig. 4 dargestellt, in einem Belastungsbereich gleich der Steifig­ keit der Feder 11 und in einem anderen Bereich gleich der Gesamtsteifigkeit der verbleibenden Bauteile. Der Übergang erfolgt sprunghaft. Dies erschwert im eingangs erwähnten Zusammenhang die Lagerkorrigier- und -steuerbarkeit des Sa­ telliten während seines Einsatzes.To prevent the articulated games, the spring 11 clamps the hinge head 3 , the bearing 6 , hinge head 4 and coulter pin 5 . Thus, the overall rigidity of the locking device according to the prior art as shown in Fig. 4, in a load range equal to the rigidity of the spring 11 and in another area equal to the total rigidity of the remaining components. The transition is leaping. In the context mentioned at the outset, this complicates the position correction and controllability of the satellite during its use.

Bei der koplanaren Ausrichtung der Panele 1, 2, zum Aus­ gleich der Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile, än­ dert sich die Lage aller Bauteile zueinander derart, daß sich die funktionalen, die Verriegelung betreffenden, geo­ metrischen Verhältnisse ändern. Insbesondere muß mit Sorg­ falt darauf geachtet werden, daß durch keine mögliche Lage der Berührungsflächen, von Verriegelungspin 8 und Schlitz 9, zueinander, in verriegeltem Zustand, eine Entriegelung stattfinden kann.In the coplanar alignment of the panels 1 , 2 , to equal the manufacturing tolerances of the individual components, the position of all components changes relative to one another such that the functional, interlocking, geometric relationships change. In particular, care must be taken to ensure that no unlocking can take place due to no possible position of the contact surfaces, of locking pin 8 and slot 9 , in relation to one another, in the locked state.

Neben der Energieversorgung eines Satelliten, die maßgebend durch sicheres Entfalten und Verbleiben in entfaltetem Zu­ stand des Solargenerators abhängt, gewinnt die erzielbare Genauigkeit der Lagekorrigier- und -steuerbarkeit des Sa­ telliten während seines Einsatzes zunehmend an Bedeutung. Insbesondere werden, durch die zunehmende Größe der Solar­ generatoren, hinsichtlich sich erschwerender Lageände­ rungsmanöver des Satelliten, immer höhere Anforderungen an den Steifigkeitsverlauf im Belastungsbereich der Verriege­ lungsmechanismen, im eingangs erwähnten Zusammenhang, ge­ stellt. In addition to the energy supply of a satellite, the authoritative through safe unfolding and staying in the unfolded closed depends on the state of the solar generator, the achievable wins Accuracy of position correction and controllability of the Sa tellites become increasingly important during its use. In particular, due to the increasing size of the solar generators, with regard to aggravating situation maneuvers of the satellite, ever increasing demands the course of stiffness in the load area of the locks mechanisms, in the context mentioned above, ge poses.  

Aufgabe ist es daher, einen Verriegelungsmechanismus der eingangs genannten Art zu schaffen, derThe task is therefore to create a locking mechanism to create the type mentioned at the outset

  • 1. die Entfaltung der Panele unterstützt,1. supports the unfolding of the panels,
  • 2. im Sinne einer bestmöglichen Lagekorrigier- und -steuerbarkeit des Satelliten während seines Einsat­ zes, eine hohe, kontinuierliche Steifigkeit und Spielfreiheit im Belastungsbereich der Verriegelungs­ mechanismen, im verriegelten Zustand der Panele bie­ tet,2. in the sense of the best possible position correction and controllability of the satellite during its deployment zes, high, continuous rigidity and No play in the load area of the locking mechanisms, in the locked state of the panels bie tet,
  • 3. eine von der Verriegelung unabhängige Verstellung der Panele ermöglicht, um eine Entriegelung, bedingt durch die Verstellbarkeit der Anschlüsse, prinzipiell auszuschließen.3. an adjustment of the locking which is independent of the locking Panels allow for an unlocking, conditionally through the adjustability of the connections, in principle to exclude.

Die Unterpunkte 1 und 2 dieser Aufgabe werden bei einer gattungsmäßigen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst.Sub-items 1 and 2 of this task are in a generic institution by the characteristic Merk male of claim 1 solved.

Ist zum Ausgleich der Fertigungstoleranzen, der beteiligten Bauteile eines Mechanismus nach Anspruch 1, zur Verstel­ lung der Panele (10, 20), eine relative Verschiebung der Panelanschlüsse (111, 21) notwendig, so darf sich dadurch, die sich ergebende Keilaufnahme, durch die Längsführung (112) und Panelanschluß (21), nicht verändern, um die Ver­ riegelungsfunktion grundsätzlich zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsmäßigen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst, welche gleichzeitig Unterpunkt 3, der zu erfüllenden Aufga­ be, genügen.If, in order to compensate for the manufacturing tolerances, the components of a mechanism involved in accordance with claim 1, for adjusting the panels ( 10 , 20 ), a relative displacement of the panel connections ( 111 , 21 ) is necessary, the resulting wedge seat can be replaced by the Do not change the longitudinal guide ( 112 ) and panel connection ( 21 ) in order to fundamentally enable the locking function. This object is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 2, which at the same time sub-item 3, the task to be fulfilled, suffice.

Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert: Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the figures: It shows

Fig. 5 die Seitenansicht während des ersten Teils der Entfaltung Fig. 5 is a side view during the first part of the deployment

Fig. 6 die Seitenansicht während des 2. Teils der Entfaltung Fig. 6 is a side view during the second part of the deployment

Fig. 7 die Seitenansicht bei entfaltetem So­ largenerator. Fig. 7 shows the side view with the lar generator unfolded.

Fig. 8 die qualitative Unterstützung des Entfaltmomentes: M (α) Figure 8 shows the qualitative support Entfaltmomentes. M (α)

Fig. 9 der qualitative Steifigkeitsverlauf des Verriegelungsmechanismus über dem Belastungsbereich: F (f). Fig. 9, the qualitative stiffness of the course of the locking mechanism over the load range: F (f).

In allen Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.In all figures, the same components have the same reference characters.

Claims (2)

1. Entfaltungsunterstützender, steifigkeitsoptimierter Verrie­ gelungsmechanismus für entfaltbare Solargeneratoren von Sa­ telliten, zur Unterstützung der Entfaltung und für die Ver­ riegelung der einzelnen Panele in entfaltetem Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß ein Keil (31) in seiner Längsachse durch eine Feder (32) be­ aufschlagt ist und eine Rolle (311) aufweist, die, für den ersten Teil der Entfaltung, auf einer, als Kreissegment ausgebildeten Kurvenschiene (211), abrollt und im zweiten Teil der Entfaltung, den Keil (31) kontinuierlich, durch die hierfür, als Geradenstück ausgeführte Kurvenschiene (211), in die verriegelte Position führt, wobei die Feder­ kraft (32) den Entfaltvorgang unterstützt und im verrie­ gelten Zustand die Steifigkeit der Feder (32) nicht maßge­ bend ist für die Gesamtsteifigkeit des Verriegelungsmecha­ nismus.1. Development-supporting, stiffness-optimized locking mechanism for deployable solar generators from satellites, to support the deployment and for locking the individual panels in the deployed state, characterized in that a wedge ( 31 ) strikes in its longitudinal axis by a spring ( 32 ) and has a roller ( 311 ) which, for the first part of the unfolding, rolls on a curved rail ( 211 ) designed as a segment of a circle, and in the second part of the unfolding, the wedge ( 31 ) continuously, through which, as a straight piece executed curve rail ( 211 ), leads to the locked position, the spring force ( 32 ) supports the unfolding process and in the verrie condition, the stiffness of the spring ( 32 ) is not dimensionally given for the overall stiffness of the locking mechanism. 2. Entfaltungsunterstützender, steifigkeitsoptimierter Verrie­ gelungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur relativen Einstellbarkeit der Panele (10, 20), in entfalte­ tem Zustand, die Längsführung (112) gegen den Panelanschluß (111), unabhängig von Panelanschluß (21), über der Drehach­ se (13) verdreh- und feststellbar ist.2. Development-supporting, stiffness-optimized locking mechanism according to claim 1, characterized in that for the relative adjustability of the panels ( 10 , 20 ), in the unfolded state, the longitudinal guide ( 112 ) against the panel connection ( 111 ), independently of the panel connection ( 21 ), over the axis of rotation se ( 13 ) is rotatable and lockable.
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